स्मार्ट ग्रिडको पावरको गुणस्तर नियन्त्रण कसरी गरिन्छ?

सौर्य ऊर्जा, पवन ऊर्जा र बायोमास ऊर्जा जस्ता नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतहरूको वितरण नेटवर्कमा वितरित उत्पादन, माइक्रोग्रिड र मध्यम र लघु आकारका पावर स्टेशनहरू (ऊर्जा भण्डारण पावर स्टेशन र इलेक्ट्रिक वाहन चार्जिङ स्टेशनहरू सहित) को व्यापक एकीकरणका साथ, नयाँ परिस्थितिमा स्मार्ट ग्रिडले धेरै नयाँ समस्याहरूको सामना गर्नुपरेको छ। स्मार्ट ग्रिड वातावरणमा विद्युत गुणस्तर नियन्त्रण संरचनामा मुख्यतया वितरित उत्पादन, संचारन र वितरण नेटवर्क, विद्युत उपभोग लोड, विद्युत गुणस्तर क्षतिपूर्ति यन्त्रहरू आदि समावेश छन्।

सौर्य ऊर्जा, पवन ऊर्जा र बायोमास ऊर्जा जस्ता नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतहरूको वितरण नेटवर्कमा वितरित उत्पादन, माइक्रोग्रिड र साना तथा मध्यम आकारका विद्युत स्टेशनहरू (ऊर्जा भण्डारण र इलेक्ट्रिक वाहन चार्जिङ स्टेशनहरू समेत) का रूपमा व्यापक समावेशनका साथै नयाँ परिस्थितिमा स्मार्ट ग्रिडले धेरै नयाँ समस्याहरूको सामना गर्नुपरेको छ। स्मार्ट ग्रिड संरचनाको तहत विद्युत गुणस्तर नियन्त्रण संरचनामा मुख्यतया वितरित उत्पादन, संचारण र वितरण नेटवर्क, विद्युत उपभोग भार, विद्युत गुणस्तर सम्पन्सेटरहरू आदि समावेश छन्। एक तर्फ, नवीकरणीय ऊर्जाको एकीकरणको लागि मुख्य चालित शक्ति हुने कारणले गर्दा विद्युत इलेक्ट्रनिक्स परिवर्तन उपकरणहरूको व्यापक समावेशनले संचारण र वितरण नेटवर्कको विद्युत गुणस्तरमा नयाँ विशेषता र समस्याहरू ल्याएको छ, जुन तत्काल समाधानको माग गर्दछ। अर्को तर्फ, उपभोग तर्फका भारहरूको विविधता, अरेखीयता र प्रभाव बढ्दै गएको छ, जसले विद्युत ऊर्जाको कुशल उपयोग गर्नु अत्यन्तै आवश्यक बनाइरहेको छ। यी नयाँ समस्याहरूले विद्युत गुणस्तर नियन्त्रण प्रविधिमा अवसर र चुनौती दुवै ल्याएका छन्। माइक्रोग्रिड स्मार्ट ग्रिडको मुख्य आधार हुने कारण यसले धेरै ऊर्जा स्रोतहरूको संयोजन गर्ने एउटा अरेखीय जटिल प्रणाली हो। यसको भित्री वितरित ऊर्जा स्रोतहरूमा अन्तरायता, जटिलता, विविधता र अस्थिरता जस्ता विशेषताहरू रहेका छन्। यसको विद्युत गुणस्तरका नयाँ समस्या र विशेषताहरू बढ्दै गएका छन्। त्यसैले माइक्रोग्रिडहरूको सम्बन्धनको अवस्थामा वितरण नेटवर्कको सुरक्षित र स्थायी सञ्चालन सुनिश्चित गर्नका लागि अनुसन्धान र समाधानको आवश्यकता पर्ने मुख्य समस्याहरू मध्ये एउटा विद्युत गुणस्तरको समस्या हो।
पावर क्वालिटी कम्पेन्सेटरको वर्गीकरण
पावर गुणस्तर सम्पत्ति नियन्त्रण प्रविधि सक्रिय नियन्त्रण प्रविधि र निष्क्रिय उपचार प्रविधिमा विभाजन गर्न सकिन्छ। विभिन्न पावर गुणस्तर सम्बन्धी समस्याहरूका लागि संगत सम्पत्ति उपकरणहरूको वर्गीकरण र परिचय दिइएको छ। निष्क्रिय नियन्त्रण प्रविधि प्यारलल वा श्रृंखलामा अतिरिक्त पावर इलेक्ट्रोनिक्स सम्पत्तिहरू जोडेर हार्मोनिक्स, प्रतिक्रियाशील पावर र तीन-चरण असन्तुलन जस्ता पावर गुणस्तर सम्बन्धी समस्याहरूलाई दबाउँछ वा सम्बोधन गर्दछ। सम्पत्ति उपकरणहरूमा मुख्यतया निष्क्रिय पावर फिल्टर (पीपीएफ), सक्रिय पावर फिल्टर (एपीएफ), मिश्रित सक्रिय पावर फिल्टर (एचएपीएफ), प्रतिक्रियाशील पावर सम्पत्तिकर्ता, डाइनामिक भोल्टेज रिस्टोरर (डीवीआर) र एकीकृत पावर गुणस्तर नियामक (यूपीक्यूसी) आदि समावेश छन्। तिनीहरूमध्ये, मोडुलर मल्टिलेवल कन्भर्टर (एमएमसी) मा आधारित पावर गुणस्तर सम्पत्तिकर्ता यसको निम्न-भोल्टेज मोडुलर क्यास्केड संरचनाको कारण मध्यम र उच्च-भोल्टेज पावर गुणस्तर प्रबन्धन प्रविधिको अनुसन्धानको क्षेत्र र भविष्यको प्रवृत्ति बन्दैछ। सक्रिय नियन्त्रण प्रविधि विद्युतीय उपकरणहरू वा वितरित शक्ति स्रोतहरूको इनपुट वा आउटपुट प्रतिरोध विशेषताहरू परिवर्तन गरेर पावर गुणस्तर प्रबन्धनको कार्यलाई सन्तुलित गर्दछ। सक्रिय पावर गुणस्तर नियन्त्रण प्रविधिले अतिरिक्त सम्पत्तिहरू थप्नुको आवश्यकता बिना पावरको उपयोग दरलाई बढावा दिन्छ र प्रणालीको समग्र पावर गुणस्तरलाई सुधार्दछ।
२. पावर क्वालिटी कम्पेन्सेटरका लागि नियन्त्रण विधिहरू
वर्तमानमा पावर क्वालिटी कम्पेन्सेटरहरूले अधिकांशतया भोल्टेज स्रोत प्रकार वा करन्ट स्रोत प्रकारका कन्भर्टरहरू अपनाएका छन्। कम्पेन्सेटरहरूका लागि सामान्यतया प्रयोग हुने करन्ट नियन्त्रण विधिहरूमा मुख्य रूपमा समावेश छ: हिस्टेरिसिस नियन्त्रण, चरणहीन नियन्त्रण, मोडेल प्रेडिक्टिभ नियन्त्रण, समानुपातिक इन्टिग्रल (PI) नियन्त्रण, समानुपातिक अनुनाद (PR) नियन्त्रण, दोहोरिने नियन्त्रण र गैर-रैखिक दृढ नियन्त्रण आदि। यसैगरी, पारम्परिक करन्ट नियन्त्रणलाई सुधार गरेर एकल करन्ट नियन्त्रण मोडको नियन्त्रण प्रदर्शनलाई बढावा दिन सकिन्छ। उदाहरणका लागि, पारम्परिक PI र भेक्टर PI को संयोजन गर्ने नियन्त्रण विधिले हार्मोनिक्सको पत्ता लगाउने प्रक्रियालाई सरल बनाउँछ। हार्मोनिक आवृत्ति विभाजन क्षतिपूर्ति विधि, पारम्परिक पूर्ण-ब्यान्ड क्षतिपूर्ति विधिको तुलनामा प्रत्येक हार्मोनिक्सको पत्ता लगाउने सटीकता र क्षतिपूर्तिको सटीकतालाई बढाउँछ र यो विभिन्न उच्च र निम्न भोल्टेज हाइब्रिड एक्टिभ पावर फिल्टर उपकरणहरूका लागि विशेष रूपमा उपयुक्त छ।
३. ठूलो पैमाने पर वितरित पावर स्टेशनहरूको पावर क्वालिटी विश्लेषण र नियन्त्रण
फोटोभोल्टिक र वायु ऊर्जा जस्ता ठूलो स्तरका वितरण भएका विद्युतीय स्टेशनहरू (10 kV देखि 35 kV सम्मका स्तरहरू) को बढ्दो प्रवेश दरका साथ, बहुविध इन्वर्टरहरूको प्रयोग गरी निर्माण गरिएको वितरण स्टेशन सिस्टमहरूबाट उत्पादित हार्मोनिक्सहरूको विद्युत् ट्रान्समिशन र वितरण प्रणालीको साथ अन्तरक्रिया र कपलिङ अत्यन्तै जटिल बनेको छ। वितरण स्टेशनहरूबाट उत्पादित हार्मोनिक्सहरू उच्च आवृत्ति र विस्तृत आवृत्ति सीमाको विशेषता प्रस्तुत गर्दछन्। एउटा सामान्य वितरण भएको पावर स्टेशनको अनुनादी वृद्धि कारक, हार्मोनिक क्रम र संचारण दूरीबीचको सम्बन्ध। ट्रान्समिशन ग्रिडमा हार्मोनिक्सहरूको सञ्चारणका क्रममा ट्रान्समिशन लाइनहरूमा रहेको वितरित धारिता र पृष्ठभूमि हार्मोनिक भोल्टेज जस्ता कारकहरूका कारण भोल्टेज र करन्टको अनुनादी वृद्धि हुन्छ। ट्रान्समिशन नेटवर्कमा विस्तृत ब्यान्ड हार्मोनिक्सको श्रृंखला-समानान्तर अनुनाद समस्यालाई दबाउनका लागि दुईवटा समाधानहरू छन्, जस्तै: ट्रान्समिशन नेटवर्कका प्यारामिटरहरू परिवर्तन गर्ने र समानान्तर रिएक्टरहरूको प्रयोग गरी अनुनाद खारेज गर्ने; हाइ-भोल्टेज हाइब्रिड एक्टिभ पावर फिल्टर उपकरणहरू स्थापना गरेर पावर ग्रिडमा प्रवाह हुने हार्मोनिक करन्टको मात्रा कम गर्ने।